1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Радиационная биология. Радиоэкология
  4. T. 63, № 4, 2023

Радиационная биология. Радиоэкология, 2023, T. 63, № 4, стр. 341-354

Катарактогенные эффекты малых доз радиации с низкой ЛПЭ: скорее нет, чем есть. Сообщение 1. Постановка проблемы и эксперименты на животных

А. Н. Котеров 1, *, Л. Н. Ушенкова 1

1 ГНЦ РФ – Федеральный медицинский биофизический центр им. А.И. Бурназяна ФМБА России
Москва, Россия

* E-mail: govorilga@inbox.ru

Поступила в редакцию 23.01.2023
После доработки 20.03.2023
Принята к публикации 21.06.2023

Аннотация

Лучевые нарушения в хрусталике рассматриваются как третьи по значимости эффекты облучения, вслед за смертностью от рака и болезней системы кровообращения (МКРЗ-118). В аспекте проблемы эффектов малых доз излучения с низкой ЛПЭ (до 100 мГр) интерес к дозовой зависимости для индукции нарушений в хрусталике после облучения нарастает в линейной прогрессии, о чем свидетельствует в том числе показанная здесь хроно-динамика увеличения числа тематических обзоров по годам (с 2007 г.; r = 0.650; p = 0.006). Однако прояснение вопроса о доказанности эффекта малых доз на хрусталик пока отсутствует. В настоящем исследовании из двух сообщений сделана попытка заполнить указанный пробел. Поскольку эпидемиологические зависимости для подтверждения причинной связи должны, по возможности, соответствовать критерию биологического правдоподобия, в настоящем Сообщении 1 был выполнен обзор рассматриваемых в тематических публикациях работ по катарактогенным эффектам наименьших доз радиации с низкой ЛПЭ в экспериментах in vitro и на животных. Чрезвычайная радиочувствительность клеток хрусталика, превышающая по показателю индукции двунитевых разрывов ДНК даже параметры лимфоцитов, подтверждается в ряде работ (увеличение уровня разрывов показано даже для дозы 20 мГр). Но при перенесении дозовых закономерностей на облучение мышей и крыс in vivo выводы об эффектах малых доз не подтверждаются. Выборка работ за более чем 70 лет таковых эффектов не выявила. Имеющиеся три исключения (не вошедшая в PubMed статья, цитируемая в единственном источнике, презентация на рабочем совещании и произвольное упоминание в учебном пособии без ссылки) не служат весомыми научными источниками. Единичность этих данных не подпадает под критерий “Постоянство ассоциации”. Самые малые пороговые дозы радиации для индукции катарактогенных последствий для мышей составляют, согласно исследованиям еще 1950-х годах, ~114 и ~140 мГр для рентгеновского излучения. Называется и величина 150 мГр (Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г., 2009). Тем не менее следует придерживаться результатов более поздних исследований, согласно которым при воздействии излучения на мышей тенденция к помутнению в хрусталике может наблюдаться для дозы 0.2 Гр, со статистически значимой фиксацией эффекта для дозы только в 0.4 Гр. В большинстве источников в опытах на грызунах сообщается о пороговых дозах в единицы грей, минимум – в 0.5 Гр. Таким образом, в эксперименте эффекты малых доз для нарушений в хрусталике не обнаружены.

Ключевые слова: нарушения в хрусталике, катаракты, ионизирующее излучение с низкой ЛПЭ, малые дозы, эксперимент, мыши, крысы

Список литературы

  1. Ashmore J.P., Krewski D., Zielinski J.M. et al. First ana-lysis of mortality and occupational radiation exposure based on the National Dose Registry of Canada // Am. J. Epidemiol. 1998. V. 148. № 6. P. 564–574. https://doi.org/10.1093/oxfordjournals.aje.a009682

  2. UNSCEAR 1972. Report to the General Assembly, with Scientific Annex. V. I. “Level”. Annex C. Doses from occupational exposure. United Nations. New York, 1972. P. 173–186.

  3. ICRP Publication 118. ICRP Statement on tissue reactions and early and late effects of radiation in normal tissues and organs – threshold doses for tissue reactions in a radiation protection context. Annals of the ICRP. Ed. by C. H. Clement. Amsterdam–New York: Elsevier, 2012. 325 p.

  4. Hamada N., Sato T. Cataractogenesis following high-LET radiation exposure // Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2016; 770 (Pt B): 262–291. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2016.08.005

  5. Little M.P., Azizova T.V., Hamada N. Low- and mode-rate-dose non-cancer effects of ionizing radiation in directly exposed individuals, especially circulatory and ocular diseases: a review of the epidemiology // Int. J. Radiat. Biol. 2021.V. 97. № 6. P. 782–803. https://doi.org/10.1080/09553002.2021.1876955

  6. Leveraging Advances in Modern Science to Revitalize Low-Dose Radiation Research in the United States. National Academies of Sciences, Engineering, and Medicine; Division on Earth and Life Studies; Nuclear and Radiation Studies Board; Committee on Develo-ping a Long-Term Strategy for Low-Dose Radiation Research in the United States. Washington (DC): National Academies Press (US). 2022. 342 p. https://doi.org/10.17226/26434

  7. Dauer L., Blakely E., Brooks A., Hoel D. Epidemiology and mechanistic effects of radiation on the lens of the eye: review and scientific appraisal of the literature. Electric Power Research Institute (EPRI). Technical Report. 3002003162. Final Report. Newburgh: NY, 2014. 142 p.

  8. Ong H.S., Evans J.R., Allan B.D.S. Accommodative intraocular lens versus standard monofocal intraocular lens implantation in cataract surgery // Cochrane Database Syst. Rev. 2014. V. 5. Art. CD009667. https://doi.org/10.1002/14651858.CD009667.pub2

  9. Hamada N. Ionizing radiation sensitivity of the ocular lens and its dose rate dependence // Int. J. Radiat. Biol. 2017. V. 93. № 10.P. 1024–1034. https://doi.org/10.1080/09553002.2016.1266407

  10. Hamada N., Azizova T.V., Little M.P. An update on effects of ionizing radiation exposure on the eye // Br. J. Radiol. 2020. V. 93. № 1115. Art. 20190829. 26 p. https://doi.org/10.1259/bjr.20190829

  11. Averbeck D., Salomaa S., Bouffler S. et al. Progress in low dose health risk research: Novel effects and new concepts in low dose radiobiology // Mutat. Res. 2018. V. 776. P. 46–69. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2018.04.001

  12. Rehani M.M., Vano E., Ciraj-Bjelac O., Kleiman N.J. Radiation and cataract // Radiat. Prot. Dosimet. 2011. V. 147. № 1–2. P. 300–304. https://doi.org/10.1093/rpd/ncr299

  13. Shore R.E., Neriishi K., Nakashima E. Epidemiological studies of cataract risk at low to moderate radiation do-ses: (not) seeing is believing // Radiat. Res. 2010. V. 174. № 6. P. 889–894. https://doi.org/10.1667/RR1884.1

  14. Котеров А.Н. От очень малых до очень больших доз радиации: новые данные по установлению диапазонов и их экспериментально-эпидемиологические обоснования // Мед. радиология и радиац. безопасность. 2013. Т. 58. № 2. С. 5–21. [Koterov A.N. From very low to very large doses of radiation: new data on ranges definitions and its experimental and epidemiological basing // Medits. Radiologiyia Radiat. Bezopasnost (Medical Radiology and Radiation Safety; Moscow). 2013. V. 58. № 2. P. 5–21.] (In Russ. Engl. abstract.)

  15. Котеров А.Н., Вайнсон А.А. Конъюнктурный подход к понятию о диапазоне малых доз радиации с низкой ЛПЭ в зарубежных обзорных источниках: нет изменений за 18 лет // Мед. радиология и радиац. безопасность. 2022. Т. 67. № 5. С. 33–40. [Koterov A.N., Wainson A.A. Conjunctural approach to the concept of low dose radiation range with low LET in foreign review sources: no changes for 18 years // Me-dits. Radiologiya Radiat. Bezopasnost (Medical Radiology and Radiation Safety; Moscow). 2022. V. 67. № 5. P. 33–40. (In Russ.)] https://doi.org/10.33266/1024-6177-2022-67-5-33-40

  16. Ainsbury E.A., Bouffler S.D., Dorr W., Graw J., Muirhead C.R., Edwards A.A., Cooper J. Radiation cataractogenesis: a review of recent studies // Radiat. Res. 2009. V. 172. № 1. P. 1–9. https://doi.org/10.1667/RR1688.1

  17. Ainsbury E.A., Dalke C., Hamada N., Benadjaoud M.A., Chumak V., Ginjaume M. et al. Radiation-induced lens opacities: epidemiological, clinical and experimental evidence, methodological issues, research gaps and strategy // Environ. Int. 2021. V. 146. Art. 106213. 14 p. https://doi.org/10.1016/j.envint.2020.106213

  18. Hamada N., Fujimichi Y., Iwasaki T., Fujii N., Furuhashi M., Kubo E. et al. Emerging issues in radiogenic cataracts and cardiovascular disease // J. Radiat. Res. 2014. V. 55. № 5. P. 831–846. https://doi.org/10.1093/jrr/rru036

  19. Nakashima E., Neriishi K., Minamoto A. A reanalysis of atomic-bomb cataract data, 2000–2002: a threshold analysis // Health Phys. 2006. V. 90. № 2. P. 154–160. https://doi.org/10.1097/01.hp.0000175442.03596.63

  20. Neriishi K., Nakashima E., Minamoto A., Fujiwara S., Akahoshi M., Mishima H.K. et al. Postoperative cataract cases among atomic bomb survivors: radiation dose response and threshold // Radiat. Res. 2007. V. 168. № 4. P. 404–408. https://doi.org/10.1667/RR0928.1

  21. Rajabi A.B., Noohi F., Hashemi H. et al. Ionizing radiation-induced cataract in interventional cardiology staff // Res. Cardiovasc. Med. 2015. V. 4. № 1. Art. e25148. 6 p. https://doi.org/10.5812/cardiovascmed.25148

  22. Andreassi M.G., Piccaluga E., Guagliumi G., Del Greco M., Gaita F., Picano E. Occupational health risks in cardiac catheterization laboratory workers // Circ. Cardiovasc. Int. 2016. V. 9. Art. e003273. 9 p. https://doi.org/10.1161/circinterventions.115.003273

  23. Klein B.E., Klein R.E., Moss S.E. Exposure to diagnostic x-rays and incident age-related eye disease // Ophthalmic Epidemiol. 2000. V. 7. № 1. P. 61–65. https://doi.org/10.1076/0928-6586(200003)711-2FT061

  24. Yuan M.-K., Tsai D.-C., Chang S.-C., Yuan M.-C., Chang S.-J., Chen H.-W., Leu H.-B. The risk of cataract associated with repeated head and neck CT studies: a nationwide population-based study // AJR Am. J. Roentgenol. 2013. V. 201. № 3. P. 626–630. https://doi.org/10.2214/AJR.12.9652

  25. Weinstein O., Sade M.Y., Shelef I. et al. The association between exposure to radiation and the incidence of ca-taract // Int. Ophthalmol. 2021. V. 41. № 1. P. 237–242. https://doi.org/10.1007/s10792-020-01572-5

  26. Ainsbury E.A., Barnard S., Bright S. et al. Ionizing radiation induced cataracts: Recent biological and mechanistic developments and perspectives for future research // Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2016. V. 770. Pt. B. P. 238–261. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2016.07.010

  27. Котеров А.Н., Ушенкова Л.Н., Бирюков А.П. Критерий Хилла “Биологическое правдоподобие”. Интеграция данных из различных дисциплин в эпидемиологии и радиационной эпидемиологии // Радиац. биология. Радиоэкология. 2020. Т. 60. № 5. С. 453–480. [Koterov A.N., Ushenkova L.N., Biryukov A.P. Hill’s criteria “Biological plausibility”. The data integration from different disciplines in Epidemiology and Radiation Epidemiology // Radiats. Biol. Radioecol. (“Radiation biology. Radioecology”, Moscow). 2020. V. 60. № 5. P. 453–480.] (In Russ. Engl. abstract.)https://doi.org/10.31857/S0869803120050069

  28. Koterov A.N., Ushenkova L.N., Biryukov A.P. Hill’s “Biological Plausibility” criterion: integration of data from various disciplines for epidemiology and radiation epidemiology // Biol. Bull. 2021. V. 48. № 11. P. 1991–2014. https://doi.org/10.1134/S1062359021110054

  29. Котеров А.Н., Вайнсон А.А. Радиационный гормезис и эпидемиология канцерогенеза: “вместе им не сойтись” // Мед. радиология и радиац. безопасность. 2021. Т 66. № 2. С. 36–52. [Koterov A.N., Wainson A.A. Radiation hormesis and epidemiology of carcinogenesis: “Never the twain shall meet” // Medits. Radiologiya Radiat. Bezopasnost (“Medical Radiology and Radiation Safety”; Moscow). 2021. V. 66. № 2. P. 36–52.] https://doi.org/. (In Russ. Engl. abstract.)https://doi.org/10.12737/1024-6177-2021-66-2-36-52

  30. Davey Smith G. Data dredging, bias, or confounding. They can all get you into the BMJ and the Friday papers // Brit. Med. J. 2002. V. 325. № 7378. P. 1437–1438. https://doi.org/10.1136/bmj.325.7378.1437

  31. ICRP Publication 103. The 2007 Recommendations of the International Commission on Radiological Protection. Annals of the ICRP. Ed. by J. Valentin. Amsterdam– New York: Elsevier, 2007. 329 p.

  32. Bannik K., Rossler U., Faus-Kessler T. et al. Are mouse lens epithelial cells more sensitive to γ-irradiation than lymphocytes? // Radiat. Environ. Biophys. 2013. V. 52. № 2. P. 279–286. https://doi.org/10.1007/s00411-012-0451-8

  33. Markiewicz E., Barnard S., Haines J. et al. Nonlinear ionizing radiationinduced changes in eye lens cell proliferation, cyclin D1 expression and lens shape // Open Biol. 2015. V. 5. № 4. Art. 150011. 14 p. https://doi.org/10.1098/rsob.150011

  34. Котеров А.Н., Ушенкова Л.Н., Бирюков А.П., Самойлов А.С. Вопрос о наступлении “Новой эры” в эпидемиологии малых доз радиации (обзор) // Саратовский науч.-мед. журн. 2016. Т. 12. № 4. С. 654–662. [Koterov A.N., Ushenkova L.N., Biryukov A.P., Samoilov A.S. The question of a “New Era in the low Dose Radiation Epidemiology” approach (review) // Saratovskiy nauchno-meditsinskiy zhurnal (Saratov Journal of Medical Scientific Research). 2016. V. 12. № 4. P. 654–662.] (In Russ. Engl. abstract.)

  35. Upton A.C., Christenberry K.W., Furth J., Hurst G.S., Melville G.S. The relative biological effectiveness of neutrons, X-rays, and gamma rays for the production of lens opacities: observations on mice, rats, guinea-pigs, and rabbits // Radiology. 1956. V. 67. № 5. P. 686–696. https://doi.org/10.1148/67.5.686

  36. Шафиркин А.В., Григорьев Ю.Г. Межпланетные и орбитальные космические полеты. Радиационный риск для астронавтов. Радиобиологическое обоснование. М.: ЗАО “Изд-во “Экономика”, 2009. 640 с. [Shafirkin A.V., Grigoryev Y.G. Interplanetary and Orbital Space Flights: the Radiation Risk to Astronauts (Radiobiological Basis). Moscow: Publishing house “Economica”, 2009. 639 p.] (In Russ. Engl. abstract.)

  37. Москалев Ю.И. Отдаленные последствия воздействия ионизирующих излучений. М.: Медицина, 1991. 464 с. [Moskalev Yu.I. Long-term effects of exposure to ionizing radiation. Moscow: Medicine, 1991. 464 p.] (In Russ.)

  38. Ярмоненко С.П., Вайнсон А.А. Радиобиология человека и животных. М.: Высш. школа, 2004. 549 с. [Yarmonenko S.P., Wainson A.A. Radiobiology of Humans and Animals. Moscow: Visshaya Shkola, 2004. 549 p.] (In Russ.)

  39. Гребенюк А.Н., Стрелова О.Ю., Легеза В.И., Степанова Е.Н. Основы радиобиологии и радиационной медицины: Учебное пособие. СПб.: ООО “Изд-во ФОЛИАНТ”, 2012. 232 с. [Grebenyuk A.N., Strelova O.Yu., Legeza V.I., Stepanova E.N. Fundamentals of Radiobiology and Rradiation Medicine: Textbook. St. Petersburg: “FOLIANT Publishing House” LLC, 2012. 232 p.] (In Russ.)

  40. Hall E.J., Giaccia A.J. Radiobiology for the Radiologists. 8th Ed. Philadelphia etc.: Wolter Kluwer, Lippincott Williams & Wilkins, 2019. 1161 p.

  41. Dalke C., Ne F., Bains S.K., Bright S. et al. Lifetime study in mice after acute low-dose ionizing radiation: a multifactorial study with special focus on cataract risk // Radiat. Environ. Biophys. 2018. V. 57. № 2. P. 99–113. https://doi.org/10.1007/s00411-017-0728-z

  42. Christenberry K.W., Furth J. Induction of cataracts in mice by slow neutrons and X-rays // Proc. Soc. Exper. BioI. & Med. 1951. V. 77. № 3. P.559–560. https://doi.org/10.3181/00379727-77-18849

  43. Storer J.B., Harris P.S. Incidence of lens opacities in mice exposed to X-rays and thermal neutrons // U.S. Atomic Energy Commission (USAEC). Unclassified Report LA-1455. Los Alamos Scientific Laboratory of the University of California, 1952. 27 p. https://www.osti.gov/servlets/purl/4377516 (address data 07.01.2023; only for non-Russia IP.)

  44. Di Paola M., Bianchi M., Baarli J. Lens opacification in mice exposed to 14-MeV neutrons // Radiat. Res. 1978. V. 73. № 2. P. 340–350. https://doi.org/10.2307/3574825

  45. Герасимов В.И., Ермолаева-Маковская А.П., Рамзаев П.В. Зависимость доза–эффект, основанная на частоте возникновения радиационных катаракт // Мед. радиология. 1986. Т. 31. № 4. С. 52–55. [Gerasimov V.I., Ermolaeva-Makovskaia A.P., Ramzaev P.V. Dose-effect relationship based on frequency of occurrence of radiation cataracts // Medical Radiology; Moscow. 1986. V. 31. № 4. P. 52–55.] (In Russ. Engl. Abstr.)

  46. Worgul B.V., Medvedovsky C., Huang Y. et al. Quantitative assessment of the cataractogenic potential of very low doses of neutrons // Radiat. Res. 1996. V. 145. № 3. P. 343–349. https://doi.org/10.2307/3578991

  47. Worgul B.V., Smilenov L., Brenner D.J. et al. Atm hete-rozygous mice are more sensitive to radiation-induced cataracts than are their wild-type counterparts // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. № 15. P. 9836–9839. https://doi.org/10.1073/pnas.162349699

  48. Worgul B.V., Kleiman N.J., David J.D. A positive and a negative bystander effect influences cataract outcome in the irradiated lens // Invest. Ophthalmol. Vis. Sci. 2005a. V. 46. № 13. Suppl. P. 832.

  49. Kleiman N.J. Radiation cataract // Ann. ICRP. 2012. V. 41. № 3–4. P. 80–97. https://doi.org/10.1016/j.icrp.2012.06.018

  50. Worgul B.V., Smilenov L., Brenner D.J. et al. Mice hete-rozygous for the ATM gene are more sensitive to both X-ray and heavy ion exposure than are wildtypes // Adv. Space Res. 2005b. V. 35. № 2. P. 254–259. https://doi.org/10.1016/j.asr.2005.01.030

  51. Kleiman N.J, David J., Elliston C.D. et al. Mrad9 and atm haploinsufficiency enhance spontaneous and X-ray-induced cataractogenesis in mice // Radiat. Res. 2007. V. 168. № 5. P. 567–573. https://doi.org/10.1667/rr1122.1

  52. Kleiman N.J., Smilenov L.B., Brenner D.J., Hall E.J. Low dose radiation cataract // Presented at the DOE/BER Low Dose Radiation Research Investigators Workshop VII, Washington, DC, January 21, 2008.

  53. Kunze S., Cecil A., Prehn C. et al. Posterior subcapsular cataracts are a late effect after acute exposure to 0.5 Gy ionizing radiation in mice // Int. J. Radiat. Biol. 2021. V. 97. № 4. P. 529–540. https://doi.org/10.1080/09553002.2021.1876951

  54. Worgul B.V., Bito L.Z., Merriam G.R. Jr. Intraocular inflammation produced by X-irradiation of the rabbit eye. Exp. Eye. Res. 1977. V. 25. № 1. P. 53–61. https://doi.org/10.1016/0014-4835(77)90246-9

  55. Worgul B.V., Kundiyev Y.I., Sergiyenko N.M. et al. Cata-racts among Chernobyl clean-up workers: implications regarding permissible eye exposure // Radiat. Res. 2007. V. 167. № 2. P. 233–243. https://doi.org/10.1667/rr0298.1

  56. Hammer G.P., Scheidemann-Wesp U., Samkange-Zeeb F. et al. Occupational exposure to low doses of ionizing radiation and cataract development: a systematic literature review and perspectives on future studies // Radiat. Environ. Biophys.2013. V. 52. № 3. P. 303–319. https://doi.org/10.1007/s00411-013-0477-6

  57. Shore R.E. Radiation and cataract risk: impact of recent epidemiologic studies on ICRP judgments // Mutat. Res. Rev. Mutat. Res. 2016. V. 770. Pt. B. P. 231–237. https://doi.org/10.1016/j.mrrev.2016.06.006

  58. McDonald J.E., Hughes W.F., Jr., Peiffer V.G. Beta radiation cataracts // Arch. Ophth. 1955. V. 53. № 2. P. 248–259. https://doi.org/10.1001/archopht.1955.00930010250012

  59. Schmid E., Schlegel D., Guldbakke S., Kapsch R.-P., Regulla D. RBE of nearly monoenergetic neutrons at energies of 36 keV-14.6 MeV for induction of dicentrics in human lymphocytes // Radiat. Environ. Biophys. 2003. V. 42. № 2. P. 87–94. https://doi.org/10.1007/s00411-003-0200-0

  60. UNSCEAR 2017. Report to the General Assembly, with Scientific Annexes. Annex B. Epidemiological studies of cancer risk due to low-dose-rate radiation from environmental sources. United Nations. New York, 2018. P. 65–176.

  61. International Atomic Energy Agency. Radiation protection and safety of radiation sources: International basic safety standards.; Safety Standards. Series No GSR Part 3. Vienna: IAEA, 2014. 437 p.

  62. Котеров А.Н. Критерии причинности в медико-биологических дисциплинах: история, сущность и радиационный аспект. Сообщение 3. Часть 1: Первые пять критериев Хилла: использование и ограничения // Радиац. биология. Радиоэкология. 2021. Т. 61. № 3. С. 300–332. [Koterov A.N. Causal criteria in medical and biological disciplines: history, essence and radiation aspect. Report 3, Part 1: first five Hill’s criteria: use and limitations // Radiats. Biol. Radioecol. (“Radiation biology. Radioecology”, Moscow). 2021. V. 61. № 3. P. 300–332.] https://doi.org/. (In Russ. Engl. abstr.)https://doi.org/10.31857/S0869803121030085

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска содержание выпуска

Радиационная биология. Радиоэкология

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал